Studenten onderzoeken planeetvorming in vallend vliegtuig

Door in een vallend vliegtuig kosmische omstandigheden na te bootsen hopen studenten sterrenkunde van de Universiteit Leiden en de Rijksuniversiteit Groningen morgen meer te weten te komen over het ontstaan van planeten in het heelal. Tijdens een zogenoemde paraboolvlucht boven de Golf van Biskaje kijken de studenten hoe materie aan elkaar klontert in gewichtloze omstandigheden.

“Het is een geweldig experiment geworden, waar de studenten nu al vreselijk trots op mogen zijn”, zegt begeleider Frank Molster van de Universiteit Leiden enthousiast. “De studenten hebben de hele experimentopstelling in verbluffend korte tijd ontworpen.” Oorspronkelijk was het experiment, ‘Cool Runnings’ genaamd, ingediend bij de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA om mee te vliegen op de studentenparaboolvlucht vorig jaar. De studentenvlucht bleek uiteindelijk niet haalbaar door de geschatte lange ontwikkel- en bouwtijd, maar ESA vond het experiment zo goed, dat het mee mag op de reguliere wetenschappelijke paraboolvlucht.

Broze deeltjes
Planeten vormen uit gas- en stofschijven die rond jonge ‘pasgeboren’ sterren draaien. De deels Nederlandse satelliet IRAS ontdekte die stofschijven voor het eerst in de jaren tachtig. Het door SRON ontworpen instrument SWS op de Europese satelliet ISO zag later dat die stofschijven voor een groot deel uit broze deeltjes van stof en ijs bestaan.

De studenten, die samenwerken in een internationale groep waarin ook de University of Strathclyde en Technische Universität Braunschweig betrokken zijn, proberen meer inzicht te krijgen in het klonterproces van die broze deeltjes dat aan planeetvorming vooraf gaat. Molster: “Hele kleine deeltjes blijven aan elkaar zitten onder invloed van de Van de Waalskrachten. Bij heel grote structuren speelt zwaartekracht een rol. Dat begrijpen we allemaal wel. Maar waarom deeltjes van 1 millimeter tot 10 meter aan elkaar blijven plakken is ons nog een raadsel.”

Schietinstallatie
Om hier meer inzicht in te krijgen, hebben de studenten een installatie ontworpen die steeds twee deeltjes op elkaar af schiet. De deeltjes, van verschillende samenstellingen en formaten, worden door een draaiende carrousel voor de schietinstallatie gebracht. Een camera legt de botsingen vast. Om de kosmische omstandigheden te simuleren, wordt het hele apparaat vacuum gepompt, gekoeld tot 190 graden onder het vriespunt en vinden de botsingen plaats tijdens de vrije val die het speciaal voor dit soort doeleinden ontworpen vliegtuig maakt. “Op aarde is dit experiment niet uit te voeren, omdat onder invloed van de zwaartekracht de deeltjes naar beneden vallen voordat ze hebben kunnen klonteren”, zegt Molster.

In totaal gaan de studenten de komende dagen drie vluchten maken waarin het vliegtuig steeds 30 keer een vrije val van 20 seconden maakt. “We hopen per vrije val drie schoten te kunnen lossen met de schietinstallatie, maar dat zal in het begin zeker niet meevallen”, aldus Molster. “De studenten hebben uiteraard wel ‘droog’ geoefend, maar ze zijn niet ter voorbereiding in de Python geweest, en dan kan de gewichtloosheid je in het begin wel even rauw op je dak vallen. En dat zeg ik uit eigen ervaring.”

Het experiment wordt vanuit Nederland gefinancierd door het NWO/SRON Programmabureau Ruimteonderzoek, de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie NOVA en de Sterrewacht Leiden. Het ruimtevaartbedrijf Dutch Space was betrokken bij de instrumentontwikkeling.